打捞蓝藻有用吗？能消除蓝藻爆发吗？_北京润桐生态环境有限公司

打捞蓝藻有用吗？能消除蓝藻爆发吗？

引言：2007年太湖供水危机后开始打捞蓝藻14年，打捞蓝藻有用吗？能消除蓝藻爆发吗？这是关心太湖人士都关心的问题。本文从打捞蓝藻必要性可能性、打捞效果存在问题、藻水分离等方面论述，结论是打捞蓝藻在以往阶段有相当的不可替代的作用，可消除水源地蓝藻爆发“湖泛”型供水危机及一定程度减轻富营养化。其问题是打捞后藻密度仍越升越高，蓝藻爆发程度没有减轻，无法消除蓝藻爆发。必须开创治理太湖新阶段，改变以往仅在蓝藻爆发期间打捞水面蓝藻习惯为全年打捞•消除水面水体和水底蓝藻的策略，密切配合其他治理措施在2035年消除太湖蓝藻爆发。

一、蓝藻及其爆发

1 蓝藻

蓝藻也称蓝绿藻或蓝细菌，是地球上分布最广、适应性最强的光合自养生物。

蓝藻，在生物三界系统学说中属于植物界,故许多专家称之为浮游植物；在生物六界系统学说中分属为蓝藻界。蓝藻一般可分为固N蓝藻和非固N蓝藻。

2 蓝藻爆发

蓝藻爆发是以蓝藻为主的藻类，在水体富营养化等合适生境及缺少种间竞争条件下，快速生长繁殖，达到一定密度，大范围聚集于某处水面为视觉能见的现象。蓝藻爆发是蓝藻水华爆发的简称，是应消除和能消除的，而一般没有爆发的水华是没必要清除，也难以全部清除。

太湖小规模蓝藻爆发始于1990年，爆发规模日益增大，爆发程度越来越严重，至2006-2007年达到顶峰，2007年发生闻名世界的5•29太湖供水危机，当年开始打捞蓝藻工作。

3 蓝藻爆发作用危害

作用。蓝藻的光合作用产生大量氧气，在地球全盛期7亿年前的历时28亿年之久使地球表面大气从无氧变为有氧过程中发挥巨大作用；蓝藻爆发能吸取水中大量P N物质，若及时打捞蓝藻就能有效清洁水体。

危害。蓝藻存在藻毒素，蓝藻持续爆发、堆积会产生臭气、黑水，影响水源地安全供水、影响水生动物生存，影响水体环境质量，影响人类居住和风景旅游环境。

二、打捞蓝藻必要性可能性

1 必要性

① 打捞蓝藻是当时学术界中唯一没有争议的清除蓝藻方法。② 是落实《太湖水环境综合治理总体方案》。③ 是治理富营养化。④ 能减轻底泥污染和蓝藻爆发。⑤ 是消除规模“湖泛”的重要措施。

2 可能性

① 打捞蓝藻在当时清除蓝藻的物理、化学、理化、生物（微生物）、生化等技术中是最可行的。② 蓝藻爆发聚集于下风处为打捞蓝藻提供基本条件。③ 有打捞蓝藻技术设备和人才。④ 具有一定经济实力。⑤ 有良好社会效益。⑥ 有一个能接受的成本。

3 打捞蓝藻的作用

大规模打捞蓝藻是有效治理蓝藻的一项应急性措施。2007年开始打捞蓝藻预示着太湖治理结束了1990-2007年太湖富营养化程度越治越高的怪现象，开创了治理富营养化和蓝藻的新阶段。

⑴ 打捞蓝藻能清除蓝藻及其所含N P和有机物

蓝藻爆发为人们提供一个有效清除部分蓝藻及其所含N P的机会，明显改善局部水域水质。在每一次蓝藻爆发初期而未死亡时打捞效果最好。持之以恒打捞•消除蓝藻，加上其它配套措施，太湖水质必能得到很好改善。

⑵ 打捞蓝藻能减轻蓝藻爆发程度

打捞蓝藻可以直接清除蓝藻，削减蓝藻种源；可削减N P，一定程度上减慢蓝藻生长繁殖速度；有效减轻打捞水域蓝藻的爆发程度，降低蓝藻在藻类中比重。

⑶ 消除蓝藻爆发型“湖泛”，保护水源地安全供水

打捞蓝藻能消除蓝藻持续爆发在某沿岸水域的大量聚集、堆积现象，消除水源地蓝藻爆发型“湖泛”，保护水源地安全供水，确保不再发生2007年太湖5•29供水危机事件。

⑷ 改善水生物多样性和水环境

大量清除蓝藻，在一定程度上打破夏秋季节湖泊藻类中蓝藻占绝对优势的局面，改善其它各类水生物生境，有利于丰富水生物多样性，改善太湖总体水环境。

⑸ 减少内源底泥污染

水体中PN及部分空气中N → 蓝藻吸收 → 蓝藻爆发 → 蓝藻死亡 → 回到底泥 → 释放入水，这一个循环过程中的N以及有机质是一个增加的过程，水体中P在一定阶段也是增加过程，总体上蓝藻爆发增加底泥、水体污染。打捞蓝藻可在一定程度上减少底泥释放N P污染，减缓蓝藻增殖速度，减轻产生严重“湖泛”的隐患。

三、打捞蓝藻的历史

为治理湖泊蓝藻爆发和富营养化，早已有专家学者提出打捞蓝藻的方法和进行试验实践。

B.J.内贝尔早在20世纪80年代出就说过，“一次有效打捞可以在好几年内控制蓝藻的爆发，直到湖泊积累到足够的营养为止”。事实上现今蓝藻爆发程度较80年代严重的多，须年年有效打捞•消除蓝藻及其数量须超过一定量才能控制蓝藻爆发程度。

1990年太湖第一次蓝藻规模爆发前，《水资源保护工作手册》（1988年）就提出人工捞藻法；日本在20世纪70～80年代就使用机械打捞蓝藻和藻水分离，并具一定规模；欧洲国家此后也开始实施此工作；中科院水生生物研究所在1997年于昆明滇池开始机械打捞蓝藻的小试，1999年世博会前推广应用，2001年4月～2002年11月进行机械打捞蓝藻的规模试验示范，以后每年在滇池外海北岸水域打捞蓝藻水数十万m³，但藻水未作处理而排入下游河流；1999年9月七O二所试验成功蓝藻打捞船，但由于当时众多客观原因未能投入使用。

无锡市水利局主持编制的《太湖梅梁湖生态清淤工程》（1999、2000年）、《无锡市水资源保护和水污染防治规划》（2004年）、《无锡市水生态保护和修复规划》（2006年）、《无锡市水资源综合规划》（2008年）等文件中都提出了机械打捞蓝藻的措施。

云南德林海生物技术有限公司于2007年7月6日获得“能防治水华爆发及水体富营养化的水-藻自体循环站”的发明创造专利，又获得了“囊内脱水技术处理蓝藻浆的工艺”、“一种蓝藻藻浆脱水处理的方法”、“气浮除去蓝藻的方法”的发明创造专利。云南德林海生物科技有限公司后在滇池北部海埂公园附近水域进行了大规模机械打捞蓝藻和藻水分离试验，设备规模为1万t/d，2007年11月～2008年12月共打捞蓝藻水67万m³及进行藻水分离、无害处置；巢湖在2010年开始实施打捞蓝藻和藻水分离。

2007年“太湖5.29供水危机”后，无锡市政府实施大规模人工打捞蓝藻；2008年5月，由云南德林海生物科技有限公司在无锡市梅梁湖北部锦园进行机械打捞蓝藻和藻水分离试验，获成功；2009年在太湖周边城市全面推广“德林海”打捞蓝藻和藻水分离技术（简称“德林海”技术）；2010年在太湖实验成功了锦礼藻水磁分离技术和设备，并开始推广。

2007年后治理太湖事实证明，打捞蓝藻在当时治理太湖过程中起到相当作用，但仅能作为应急措施，可一定程度减轻富营养化，而不能消除藻爆发，只有更彻底的深度除藻，消除水面水体和水底蓝藻，才能消除蓝藻爆发和富营养化。

四、打捞蓝藻的技术设备

1 以蓝藻去向分类

据当时技术可分为：① 打捞蓝藻移出水体，置于岸上处理。② 打捞蓝藻移至处理蓝藻船处理。③ 打捞蓝藻处理蓝藻一体化工作船。

2 择优选择技术设备

⑴ 择优选择的原则

①能最大限度清除水体中蓝藻、移出太湖水体，使蓝藻及其所含的N P和有机质不再进入太湖水体。② 有利于进行无害化处置和资源化利用。③ 在全太湖具有可推广性。④ 产生副作用最小。⑤打捞效率高，成本相对较低。

⑵ 择优选择

根据上述原则，对系列技术设备进行试验，包括打捞蓝藻技术及其他除藻技术。总结试验结果，认为打捞蓝藻技术最为可靠，其他治理蓝藻技术暂不采纳。

根据当时条件决定采纳以泵吸式为主的打捞蓝藻设备：① 固定式吸藻平台。② 可移动式吸藻平台。③ 吸藻打捞船。④ 移动式打捞蓝藻和藻水分离联合工作船。

⑶ 提高打捞蓝藻效率的主要因素

提高打捞蓝藻效率的因素包括：打捞蓝藻设备本身的效率、打捞的外部条件和打捞机制。其中外部条件主要是蓝藻富集程度和气候环境条件，打捞含藻率高的藻水要比打捞含藻率低的效率高数倍至百倍。必须同时研制、选择高效合适的打捞设备、富集拦截蓝藻设施及科学的打捞机制。

3 富集和拦截蓝藻设施及作用

⑴ 富集蓝藻是利用一定形状的围隔等设施或有利地形，引导蓝藻合理流动，使蓝藻富集于有利形状水域内，提高蓝藻的浓度、提高打捞蓝藻效率。

⑵ 拦截蓝藻是为保护重要水域如水源地和重要风景区，利用围隔等设施或有利地形拦截、阻挡蓝藻，使大量蓝藻不进入重要水域。

⑶富集和拦截蓝藻设施二者可密切结合，效果更好。设施一般分为固定式和可移动式二类。若利用水域有利形状设置围隔可得到更好效果。

五、打捞蓝藻的环境条件

打捞蓝藻量与气象水文条件密切相系，主要是水温、水流、天气、风等。

1 气象水文条件

在水温25～34℃的晴天，蓝藻生长最快，打捞蓝藻最多；在顺风向的湖湾或凹岸处，蓝藻大量聚集、堆积，打捞蓝藻最多；长时间连续阴雨天，打捞蓝藻少；主要是打捞表层蓝藻。

2 打捞蓝藻的时间和水域

⑴ 全年打捞蓝藻开始时间一般为4月下旬～5月，其时水温一般≥20⁰C；打捞结束时间一般为11月-12月上半月，其中有时水温虽低于18⁰C，但此是打捞蓝藻收尾期，仍有一定的蓝藻打捞量。

⑵ 打捞蓝藻量较高的5～11月，此时水温在20～32⁰C；全年打捞蓝藻时长为180-250天。个别年份可达300天。

⑶ 打捞量最多水域为梅梁湖、贡湖、西部沿岸水域、竺山湖。这些水域打捞量占太湖打捞总量的绝大部分。

⑷ 打捞量主要由风向和水流方向确定。目前主要是沿岸定点打捞，所以决定打捞量的主要是风向及水流：如东南风、南风及东风时，蓝藻顺风向移动，大量漂浮向太湖北部水域的梅梁湖、贡湖、竺山湖，部分漂浮向太湖西部沿岸水域。

3 藻水浓度

藻水浓度，决定打捞时间和地点。① 机械打捞藻水浓度含藻率（dw）为0.1～1%。②人工打捞藻水含藻率为0.4～3%。2008年起机械打捞的比例逐渐增大，人工打捞藻水比例降低，仅用于机械无法作业的芦苇丛或浅水区域。

六、打捞蓝藻状况

1 人工打捞至机械打捞

2007年5•29供水危机后，因当时还未研究出合适的打捞蓝藻设备，所以全部为人工打捞，参与人工打捞的人员有2万人，人工打捞是用勺子等工具或细网打捞，藻水置于船内运走。2008年开始用机械打捞，主要用水泵吸取藻水，用机械打捞替代人工打捞，机械打捞藻水比例越来越大，人工打捞仅限于机械无法作业的芦苇丛或浅水区等水域。2020年有打捞运输设备145台（艘），生产人员400-1400人、平均923人。2020年参与打捞蓝藻、藻水分离的生产人员仅为2007年人工打捞时候的5%左右。

2 打捞蓝藻量

随着使用机械打捞以蓝藻为主的藻水（简称藻水）的设备越来越多、设备越来越好、经验越来越丰富，打捞量越来越多。

据统计，2007-2020年太湖共打捞藻水2002万m³。其中无锡市1660万m³、占83%。从无锡市打捞藻水统计表（表1）中可以看出，年打捞藻水量基本呈逐年增加趋势。打捞量从2008年49.5万m³增加至2020年的169.8万m³，为3.43倍。其中最多的为2017年的214.9万m3。

表1 无锡市打捞藻水和水草统计（万t）

年度	打捞藻水	打捞水草	产出藻泥
2007	32.5
2008	49.5
2009	56.9		0.8
2010	78.2		1.9
2011	99.8		2.4
2012	116.7		3.9
2013	132.6	4.9	6
2014	105.7	4.9	5.7
2015	150.6	7.3	8.9
2016	141.7	7.7	7.1
2017	214.9	8.9	13
2018	164.3	7.4	8.7
2019	147	4.2	9.8
2020	169.8	6.3	8.6
合计	1660.2	51.6	63.8
注：1.2007年打捞蓝藻仅半年。2.削减P N和有机质中不含打捞水草的削减数量。3.数据来源于无锡市蓝藻办

七、打捞蓝藻效益分析和存在问题

1 效益分析

总体上，打捞蓝藻在以往阶段起到较好的不可替代的作用。

⑴ 消除水源地“湖泛”保证供水安全。

⑵ 消除在沿岸水域蓝藻爆发堆积死亡的不良视觉和嗅觉效果，改善包括水环境、人据环境和风景旅游环境。

⑶ 减少太湖P N和蓝藻数量。2007-2020年打捞藻水2002万m³、可产出藻泥77万t 。其中，藻泥含水率87%计，蓝藻干物质含量以P 0.68%、N 6.7%、有机质76.7%计，打捞的全部藻水相当于清除P 0.068万t、N 0.67万t、有机质7.7万t。

⑷ 节约自来水制水成本。

2 存在问题

⑴ 打捞蓝藻是应急措施。仅打捞打捞水面上的临时聚集堆积的蓝藻。

⑵ 打捞蓝藻能力较低。年打捞蓝藻数量仅为太湖蓝藻年生成量的2-4%，此措施无法消除蓝藻爆发。

⑶ 打捞蓝藻未能使藻密度下降反而升高。如根据太湖局资料2009年至2020年太湖藻密度从1447万个细胞/L增加至9200万个细胞/L、为6.3倍。其中太湖湖心水域同期升高为19.18倍，其藻密度大幅升高带动全太湖中下游水域大面积升高，原无蓝藻爆发的东太湖、东部沿岸水域均发生小规模蓝藻爆发。

3 小结

⑴ 要改变现有打捞蓝藻技术。将现有仅在蓝藻爆发期间打捞水面蓝藻措施改变为全年打捞水面水体和水底蓝藻。

⑵ 打捞•消除蓝藻应成为长期措施。要使打捞蓝藻这一应急措施转变为打捞•消除蓝藻的长期措施。要从思想上和技术上进行必要的调整，使其对于目前蓝藻年年持续爆发起到有效的扼制作用，配合其他相关治理技术加快推进消除蓝藻爆发的进程。

八、藻水分离

2007年打捞蓝藻后，面临打捞蓝藻难以继续实施的大问题：即蓝藻打捞上岸后，平均每年百万m³的藻水需相当多池塘等存放场地，流域土地紧缺，怎么办？最好解决办法是藻水分离、减少体积。

1藻水分离的必要性

① 藻水分离减少体积，可减少存放场地。② 减少运费。据计算1m³藻水的运输费用为63元。每年打捞藻水量100万m³计，需要6300万元运输费用。③ 减轻藻水的二次污染。可减少或消除藻水对环境的二次污染，包括产生臭味和有毒气体的污染；藻水下渗对地下水造成严重污染对周围水体的严重二次污染。④ 蓝藻资源化利用必须实施藻水分离。否则含水率过高无法进行资源化利用。

2 藻水分离的可能性

① 充分认识到藻水分离的必要性。② 已有藻水分离的人才技术。③ 已有藻水分离的设备。

3 藻水分离技术设备分类

⑴ 藻水分离技术及其共同点。蓝藻是水体中悬浮物，所以藻水分离技术的共同点是根据藻类可上浮的特性，利用分离悬浮物的技术使藻类与水进行分离，达到脱水目的。藻水分离常用技术：气浮法；混凝法；离心法；压滤法；磁分离法；过滤法；热水碳化技术。可对这些技术进行综合使用，以提高藻水分离效果，降低藻泥含水率。

⑵ 藻水分离设备可分为固定式移动式

⑶藻泥含水率。现打捞藻水的含水率平均为0.5%；藻水经一次分离得到产品藻泥的含水率为85-90%，平均87%；若经2次处理可达到50%左右，如江苏中星环保的热水碳化技术；若经烘干可达到10-15%。

4 藻水分离的基本状况

2007-2008年，打捞蓝藻后的藻水一般均存放在堆放场地，包括沿湖、平地或山间的池塘、洼地、山谷、废水库等，后由于堆放场地均堆满藻水，难以再找到新堆放场地，就成为成为继续打捞蓝藻的瓶颈，使打捞蓝藻工作难以继续进行。

2009年起开始实施藻水分离，逐步做到当年蓝藻水当年分离，由于在7-9月打捞藻水的盛期，无法做到当日打捞当日分离，于是又建设相当多藻水蓄存池，夏天分离不完的藻水于10-12月分离。

无锡市承担了太湖主要的蓝藻打捞和藻水分离任务。2020年无锡市共建有14座藻水分离站，藻水分离能力5.44万t/d，其中使用德林海混凝气浮-离心分离技术的为4.34万t/d，锦礼公司的混凝-磁分离技术的为0.8万t/d，絮凝叠螺技术（符渎港）的为0.3万t/d。2009年开始藻水分离，年产藻泥不足1万t，后逐年增加，其中2017年最多为13万t（表1）。

藻水分离后藻泥实际含水率。以往藻泥的含水率一般为85-90%。其间为向美国生产生物塑料公司提供低含水率蓝泥，曾采用加热烘干法使含水率达到12%，但成本高。现有江苏中星环保发明了热水碳化技术使含水率达到50%，成本很低，基本不需外加热源，可利用蓝藻本身具有的热能量。

5 藻水分离的效果

5.1 总体效果良好

① 不再需要占用存放场地。② 降低运输费用。据计算1m³藻水的运输费用为63元，藻水分离后的体积为原来的1/26，即为3.8%。年打捞藻水100万m3计，原需运费6300万元，可节省96.2%。③ 消除藻水二次污染。

5.2 存在问题

① 耗费较多资金。藻水分离及藻泥运输费用，一年合计需要投入3000万元多。② 建造的藻水蓄存池降低了藻水分离后余水的质量。

九、蓝藻的资源化利用

每年打捞蓝藻水100多万m³、藻水分离产生含水率87%的藻泥10万t。蓝藻含有许多可利用物质：P、N、有机质、叶绿素、诸多微量元素，等，均可利用。

⑴ 作为热源。与其他燃料混合，可发电、供热。如无锡市惠联热电厂用含水率85-90%的蓝藻泥作为燃料，2018年开始持续运行至今。

⑵ 生产沼气。利用藻水分离后含水率85-90%的藻泥进行微生物发酵产生沼气、沼肥、沼渣。沼气作为燃料；沼肥为液体，沼渣为固体，可直接作为农田、植被的肥料，也可制成颗粒肥用于花圃、苗圃、绿地。如南洋农畜业有限公司所属规模养猪场与江南大学合作在2007-2009年建成蓝藻与猪粪尿混合沼气发电厂；无锡市唯琼生态农业集团与江苏省农业科学院农业资源与环境研究所于2008年10月联合建成纯藻泥沼气发电厂。

⑶ 生产有机肥。无锡天仁生物科技有限公司于2010年7月建成以蓝藻为主要原料的有机肥厂，生产有机肥能力3万t/a，公司持续运行了4年多。

⑷ 生产生物塑料。利用藻泥中有机质生产可以降价的生物塑料。但其要求藻泥含水率达到12%。如德林海公司给美国生物塑料公司供应含水率12%的干藻泥饼，订了一次供货合同。

⑸ 提炼石油。利用藻泥中有机质提炼石油。试验成功，但未投入生产

⑹ 提炼叶绿素。利用藻泥中叶绿素提炼叶绿素。试验成功，但未投入生产

⑺ 资源化利用存在问题主要是难以进行商业化运作，没有政府补贴就不能持久生产。

十、进入治理太湖•消除蓝藻爆发新进程

2007年开始打捞蓝藻标志着治理太湖蓝藻的开始，至2020年可作为第一阶段，此为良好开端，取得相当成效，但尚无法解决太湖蓝藻密度持续增加、高位运行和蓝藻年年持续爆发的问题，应开启治理太湖•消除蓝藻爆发的新阶段。

改变以往仅在蓝藻爆发期间打捞水面蓝藻的习惯为全年实施消除水面水体和水底蓝藻的策略，使蓝藻密度小于蓝藻爆发的起始水平，以终结太湖蓝藻年年持续爆发的现象。

国家发改委 2021-11-24《关于加强长江经济带重要湖泊保护和治理的指导意见》发改地区〔2021〕1617号文中提出到2035年，长江经济带重要湖泊保护治理成效与人民群众对优美湖泊生态环境的需要相适应，基本达成与美丽中国目标相适应的湖泊保护治理水平。其中人民群众对优美湖泊生态环境的需要必然应该是没有蓝藻爆发。

能够全年深入消除蓝藻的最佳技术为水土蓝藻三位一体化共治技术（简称水土蓝藻共治技术）。主要有：① 金刚石碳纳米电子水土蓝藻共治技术；② 复合式区域活水提质水土蓝藻共治技术；③ TWC生物蜡净水清淤除藻技术；④ 光量子载体净水清淤除藻技术；⑤ 固化微生物净水清淤除藻技术；⑥ 光催化网分解蓝藻净水清淤技术；等。也可采用高压除藻、湖卫氧（原料为过酸碳钠）除藻等技术与其他净化水体和底泥技术组合的技术。根据太湖各水域具体情况择优选用上述诸技术。

采取水土蓝藻共治技术可同时消除蓝藻、消除水体和底泥污染，节省打捞蓝藻和藻水分离费用，加快消除蓝藻爆发进程。

结论

1 打捞蓝藻效益和问题并存

打捞蓝藻有较好效益，可在一定程度上削减蓝藻数量、减轻富营养化和配合其他措施有效消除“湖泛”型供水危机；但存在相当问题：削减蓝藻速度慢、效率低，只能消除太湖蓝藻的2-4%。

2 打捞蓝藻不能消除蓝藻爆发

打捞蓝藻十多年，效果较大，但仅此治理技术难以解决蓝藻密度持续增长和高位运行的问题，无法解决蓝藻年年持续爆发的难题。

3 大规模打捞•消除蓝藻是治理太湖重要的长期措施

4 需要改进治理蓝藻的技术方法

须改变以往仅在蓝藻爆发期间打捞水面蓝藻的习惯为全年实施分水域消除水面水体和水底蓝藻的策略，有效彻底清除以蓝藻为主的内源，并与治理富营养化和生态修复等措施密切结合，尽快解决蓝藻年年持续爆发的难题。

展望

太湖治理蓝藻从人工打捞蓝藻始，发展为机械打捞，以后将逐步发展为采用三位一体水土蓝藻共治技术，加快治理蓝藻，加快消除太湖蓝藻爆发进程，在2035年建成为“人民群众对优美湖泊生态环境需要”的无蓝藻爆发的太湖，建设健康的良性循环的太湖生态系统，建设永远美丽的太湖。

作者著于2021.12.10

文章来源：水利参阅
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